Sirkonoxíð og áloxíð saman gefa sírkon hert súrál (ZTA), einstakt efni í mörgum forritum. Vélrænir eiginleikar, styrk, beinbrotaþol, mýkt, hörku og slitþol eru mjög vel þegin í þessu samsettu keramikefni sem tilheyrir flokki AZ samsettra efna. ZTA hefur orðið valinn kostur fyrir mikinn vélrænan styrk, hitaþol og tæringarþol.
Afkóðun á samsetningu og uppbyggingu
Meðal annars, Sirkon hert súrál samanstendur af sirkonkornum sem dreift er jafnt í súráli. Venjulega, þetta felur í sér 10-20% rúmmál ZrO2 í súráli. Fer eftir hlutföllum þeirra, innihaldsefnablöndur stuðla að keramik með sérstökum eiginleikum eftir tiltekinni notkun.
Byggingablokkir: Súrál og sirkon
Helstu efnisþættirnir sem eru blandaðir til að mynda ZTA eru súrál og sirkon. Þar að auki, bæklunarígræðslur hafa notað þetta keramikefni sem kallast áloxíð (Al2O3) í sögunni vegna góðs lífsamrýmanleika sem og mikils vélræns styrks og brotþols.
Annar framúrskarandi eiginleiki zirconia er lágt tæringarhlutfall sem og góður efnafræðilegur stöðugleiki og mikill vélrænni styrkur.. Stuðull Young er í sömu stærðargráðu með ryðfríu stáli málmblöndur.
Hvernig það er búið til
Að framleiða ZTA þýðir að búa til fjórhyrndar-fasa zirconia korn jafnt dreift um súrálsfylki. Styrkur sprunguodda getur breytt fjórhyrndum kristalbyggingu í einklínískan og þar með leitt til tilheyrandi aukningar á rúmmáli sirkonsteins. Slík rúmmálsstækkun snýr í raun við eða stöðvar sprunguvöxt sem leiðir til meiri hörku og styrkleika.
Vélrænir eiginleikar ZrO2-Al2O3 keramik
Það er mikið úrval af vélrænni eiginleikum sem ZTA sýnir, þar á meðal betri hörku en hefðbundin súrál með svipuð þéttleikagildi, hærri beygjustyrkur en hefðbundið súrál og lægri en hefðbundinn zirconia stuðull línulegrar varmaþenslu (CLTE).
Zirconia hert súrál hefur mikinn vélrænan styrk og er hitaþolið þannig að það tærir ekki. Hér að neðan eru nokkrar af eignum ZTA:
Fasteignaverðmæti
Efnaformúla Zr-Al2O3
Þéttleiki 4.1-4.38 g/cm^3
hörku 1750-2100 Hnappur
Teygjanleiki 45-49 x 10^6 psi
Sveigjanlegur styrkur 100-145 ksi
Poisson's Ratio 0.26
Brotþol 5-7 MPa m^1/2
Hitastækkunarstuðull 8.0-8.1 x 10^-6 1/C
Varmaleiðni 20.0-21.0 W/mK
Höggþol 325 °C
Hámarks vinnuhiti 1650 °C
Notkun ZrO2-Al2O3 keramik
Zirconia hert súrál er notað í ýmsum forritum eins og þeim sem krefjast mikils styrks og slitþols. Þar á meðal eru ventlaþéttingar, ermarnar, dælu stimplar, úðastútar og aðrir iðnaðarhlutar.
Lífsamrýmanleiki ZTA
Í ýmsum rannsóknum, Tilkynnt hefur verið um að ZTA framkalli engin skaðleg vefviðbrögð við ígræðslu, sem gerir það að góðum kandídat fyrir bæklunarfræðilega burðarhluta.. Auk þess, hörkuna, hörku og styrkleiki sem sýndur er af sirkon-súrál keramik gerir það að verkum að henta fyrir bæklunarbúnað..
ZTA í liðskiptaaðgerðum í mjöðm
Talsverð umræða hefur verið um keramik eins og súrál, zirconia og zirconia hert súrál (ZTA) sem hentugt efni í liðskiptaaðgerðir á mjöðm . Þessir kostir ZTA náðust án þess að þurfa að fella inn ókostina sem tengjast yttría-stöðugleika zirconia sem sýnir mikla vélræna eiginleika eða súrál með mikilli tregðu..
ZTA í liðskiptaaðgerðum á hné
Aðallega, keramik ígræðsluhönnun fyrir allsherjar liðskiptaaðgerðir á hné (TKA) hafa verið þróuð til að takast á við vandamálið um ofnæmisviðbrögð sem geta komið fram hjá sjúklingum þegar nútíma títan eða kóbalt-króm álfelgur losa slitagnir. Zirconia hert súrál (ZTA) Matrix Composite er háþróað lífefni til slíkra nota.
ZTA: Hin efnilega framtíð
Þetta felur í sér stöðugar rannsóknir sem og þróun á leiðum til að bæta eiginleika ZTA og hugsanlega notkun þess. Annar lotuunninn Zirconia Toughened Alumina hefur verið hannaður með vélrænni eiginleika hvað varðar beygjustyrk sem er umtalsvert minni en frá Biolox® Delta í sölu.. Annað, eins og kísilnítríð keramik samsett efni sem nýlega var kynnt í liðskiptaaðgerðum í mjöðm sýnir einnig meiri styrk en súrál. Framtíðin er björt fyrir ZTA með mörgum forritum og framúrskarandi eiginleikum. Þess vegna, með tækni í þróun, Gert er ráð fyrir að ZTA verði grundvöllur nýrra hugtaka á ýmsum vígstöðvum, sérstaklega í líflæknisfræði.